Er miljøet ditt trygt? Modifiserte grafen‑sensorer kan gi sanntids svar

Forskere ved Chiba-universitetet i Japan behandlet grafen med plasma av oksygen, hydrogen eller argon for å undersøke måling av ammoniakk (NH₃). I kontrollerte laboratorieforsøk ga oksidert grafen sterkest respons. Studien gjelder egenskapene til et sensormateriale, ikke en ferdig bærbar sikkerhetsmåler for alle farlige gasser.

Hvordan fungerer gassensorer?

Halvleder-, infrarøde og elektrokjemiske sensorer kan brukes til ulike gasser og miljøer. Valget avhenger av målstoffet, ønsket følsomhet og kalibrering. Gassmolekyler som fester seg til grafen, kan endre den elektriske motstanden. Endringen kan måles som et signal.

Tre typer plasmabehandling

I studien i ACS Applied Materials & Interfaces ble grafen behandlet med O₂-, H₂- eller Ar-plasma og sammenlignet med ubehandlet grafen. Oksygen ga oksiderte grupper og defekter der atomer mangler. Hydrogen førte særlig til sp³-bindinger, mens argonbehandlet grafen viste trekk fra begge kategorier.

Illustrasjon av ammoniakk

Måleresultater for ammoniakk

Oksidert grafen reagerte mest på NH₃. Ved et ammoniakktrykk på 3,2 kPa endret motstanden seg med omkring 30% etter fem sekunders oksygenbehandling og 27% etter tjue sekunder. Endringen var omtrent 20–22% for argonbehandlet grafen og 15–17% for hydrogenbehandlet grafen. Tallene gjelder forsøksoppsettet og er ikke garanterte deteksjonsgrenser i et arbeidsmiljø.

Lengre behandling ga ikke automatisk høyere følsomhet. Den påvirket også hvordan ammoniakk bindes og hvor godt sensoren kan brukes på nytt. Gjenoppretting av opprinnelig motstand var avhengig av temperatur og evakuering eller oppvarming. Fuktighet og andre gasser må undersøkes videre.

Mulige bruksområder

En framtidig ammoniakksensor kan være nyttig i industri og miljøovervåking. Forskerne testet ikke et komplett bærbart apparat, medisinsk utstyr eller matkontrollsystem. Måling av andre gasser krever egne tester. Produksjonskostnad og markedsdato er ikke fastslått.

Forskerne og selskapet

Forfatterne er Sogo Iwakami, Shunya Yakushiji og Tomonori Ohba ved Chiba-universitetet. Honeywell er et separat selskap og er ikke oppført som deltaker i forskningen. Resultatet er ikke en prognose for inntektene eller aksjen.

Honeywell

Siste nytt om Honeywell

Konklusjon

Plasmabehandling forbedret grafens respons på ammoniakk, og oksidasjon fungerte best i forsøket. En pålitelig sensor til praktisk bruk krever videre utvikling.

Studie:

Iwakami, S., Yakushiji, S. & Ohba, T. (2025). Graphene Functionalization by O₂, H₂, and Ar Plasma Treatments for Improved NH₃ Gas Sensing. ACS Applied Materials & Interfaces 17, 1992–1999. doi:10.1021/acsami.4c17257.